CONCOURS 2015 Parcours Concepteur Son

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1 CONCOURS 2015 Parcours Concepteur Son Admissibilité 2 Epreuve de physique (durée : 1h30 coefficient 1) EXERCICE Calculer l intégrale suivante : PROBLEME Filtrage d une enceinte acoustique On se propose d étudier les caractéristiques de filtrage d une enceinte 2 voies. Le schéma suivant caractérise un circuit électrique fondamental utilisé dans les opérations de filtrage. i R Ue C Us Avec : - Ue : tension d entrée en volts (V) - Us : tension de sortie en volts (V) - i : courant en ampères (A) - R : résistance en ohms (Ω) - C : capacité en farads (F)

2 1 ) Rappeler les expressions des impédances des deux composants électroniques de ce circuit On appelle H(ω) la fonction de transfert de ce circuit que l on définit par le rapport : 2 ) En vous basant sur les lois de l électricité donnez l expression de H et montrez qu elle peut s écrire sous la forme d un nombre complexe : Avec : - j 2 = -1 - ω = pulsation du circuit en rad/s - Etudes des courbes de gain et de déphasage de ce circuit On rappelle que le gain de ce circuit est obtenu en étudiant le module de H(ω) et le déphasage par l argument de H(ω) On définit le db à partir de la formule N = 20 log(h(ω)) 3 ) Donner le tableau de variation en db de ces deux fonctions en y faisant apparaitre les valeurs limites et l expression de la fréquence de coupure à -3 db. 4 ) En déduire la nature de ce filtre Etude de 3 circuits de filtrage d une enceinte 2 voies. On considère une enceinte acoustique constituée de deux voies spécialisées dans la reproduction de 2 bandes de fréquences distinctes : - la bande 20 Hz 1 KHz - la bande 1 KHz 20 KHz 5 ) quel type de filtre utiliseriez vous pour la reproduction des graves et pour celle des aigus? Une des spécificités essentielles des filtres utilisés pour les enceintes est la reconstruction du spectre dans son intégralité et sans aucune déformation lors de la sommation des deux voies. La connaissance des fonctions de transfert incluant l amplitude et la phase est alors essentielle pour évaluer les performances de ce filtre. Les 3 fonctions de transfert ci dessous sont les mesures de 3 filtres appelés respectivement : - Bessel 24 - LR 12 - LR 24 ENSATT Concours 2015 Concepteur Son - Epreuve de Physique - Page 2 sur 6

3 Courbe de déphasage (haut) et d amplitude (bas) d un filtre Bessel 24. ENSATT Concours 2015 Concepteur Son - Epreuve de Physique - Page 3 sur 6

4 Courbe de déphasage (haut) et d amplitude (bas) d un filtre LR 12. ENSATT Concours 2015 Concepteur Son - Epreuve de Physique - Page 4 sur 6

5 Courbe de déphasage (haut) et d amplitude (bas) d un filtre LR ) A l aide des documents fournis en annexe, représenter l allure de la courbe de réponse en amplitude résultant de la combinaison de ces 3 types de filtres. On se limitera à la sommation électrique de ce filtre c est à dire les valeurs des amplitudes des tensions de sortie de ces filtres. Justifier l allure en indiquant sur un tableau quelques valeurs repères. Déterminez alors quel serait, parmi ces 3 types de filtres, le plus approprié pour effectuer le filtrage d une enceinte 2 voies Annexe 1: Sommation de deux valeurs d amplitudes exprimées en décibels. Les décibels utilisent une échelle non linéaire, par conséquent il n est pas évident d en faire la somme de manière facile et automatique. Ainsi 100 db db ne font malheureusement pas 200 db mais 107. Il est heureusement plus aisé de réaliser cette opération à l aide du tableau ci dessous ENSATT Concours 2015 Concepteur Son - Epreuve de Physique - Page 5 sur 6

6 Sommation de deux amplitudes de tension exprimées en db Différence de niveaux entre 2 valeurs d amplitude exprimées en db Valeur à ajouter au plus fort des 2 niveaux pour obtenir la somme en db Annexe 2 : Modification de la valeur de sommation en db de deux signaux d amplitude de tension identique Le diagramme de phase ci dessous permet de connaître aisément l efficacité de sommation de deux signaux d amplitude identique, en fonction du déphasage existant entre ces deux signaux. Ainsi deux signaux en phase (0 ) donnent une augmentation de 6 db et deux signaux en opposition de phase (180 ) une atténuation totale (100 db), les différentes couleurs donnent des indications sur les déphasages intermédiaires. ENSATT Concours 2015 Concepteur Son - Epreuve de Physique - Page 6 sur 6